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C语言：指针

news 来源：原创 2025/5/15 23:53:00

1. 什么是指针？

在C语言中，指针是一个变量，用于存储另一个变量的内存地址。指针不是直接保存值，而是保存数据所在的内存位置。

语法：
type *pointer_name;
例如：
int *ptr;
在这个例子中，ptr 是一个指向整数（int）的指针。

2. 指针声明

指针必须使用特定的类型进行声明，因为它们是用来指向特定类型的变量。

声明示例：

int *ptr;     // 指向整数的指针
char *cptr;   // 指向字符的指针
float *fptr;  // 指向浮点数的指针

3. 为指针赋值

你可以使用 取地址操作符（&） 将指针赋值为一个变量的地址。

示例：

int x = 10;
int *ptr = &x;  // ptr 现在保存了 x 的地址

4. 解引用指针

解引用是指访问指针所指向的内存地址中的值。使用 解引用操作符（*） 来实现。

示例：

int x = 10;
int *ptr = &x;
printf("%d", *ptr);  // 输出：10（x 的值）

5. 指针类型

指针与它指向的变量类型密切相关。指针声明时必须指定其类型，因为指针仅能指向指定类型的变量。

示例：
- int *ptr; 指向一个整数（int）。
- char *cptr; 指向一个字符（char）。
- float *fptr; 指向一个浮点数（float）。

6. 空指针

空指针 是指不指向任何有效内存位置的指针。它通常用于指针声明时的初始化，表示指针不指向任何有效的对象。空指针通常用 NULL 或 nullptr 来表示。

示例：
int *ptr = NULL; // ptr 不指向任何有效的内存

7. 指针运算

指针可以进行算术运算，如递增或递减，因为指针表示内存地址。

指针运算：
- 递增（++） 会根据指针指向的类型的大小，移动到下一个内存位置。
- 递减（--） 会根据指针指向的类型的大小，移动到上一个内存位置。

示例：

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *ptr = arr;  // 指向数组的第一个元素printf("%d\n", *ptr);    // 输出：1
ptr++;                  // 移动到下一个元素
printf("%d\n", *ptr);    // 输出：2

8. 指针与数组

在C语言中，数组名实际上是指向数组第一个元素的指针。你可以通过指针来访问数组元素。

数组和指针：
- arr 相当于 &arr[0]。
- *(arr + i) 相当于 arr[i]。

示例：

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *ptr = arr;for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", *(ptr + i));  // 输出：10 20 30 40 50
}

9. 指向函数的指针

你可以使用指针来存储一个函数的地址，并通过指针间接调用该函数。

函数指针声明：

return_type (*pointer_name)(parameter_types);
- 例如，一个接受 int 类型并返回 void 的函数：
void (*func_ptr)(int);

示例：

void greet(int x) {printf("Hello %d\n", x);
}int main() {void (*func_ptr)(int) = greet;func_ptr(5);  // 输出：Hello 5
}

10. 指向结构体的指针

你可以使用指针来访问结构体的成员。通过指针访问成员时使用箭头操作符（->）。

示例：

struct Person {char name[50];int age;
};struct Person *ptr;
struct Person p = {"Alice", 25};
ptr = &p;printf("Name: %s\n", ptr->name);  // 输出：Alice
printf("Age: %d\n", ptr->age);    // 输出：25

11. 内存分配（动态内存）

C语言提供了 malloc()、calloc()、realloc() 和 free() 等函数来动态管理内存。

内存分配：
- malloc(size_t size) 分配内存但不初始化。
- calloc(size_t num, size_t size) 分配内存并初始化为0。
- realloc(void *ptr, size_t new_size) 调整已分配内存块的大小。
- free(void *ptr) 释放已分配的内存。

示例：

int *arr = (int*)malloc(5 * sizeof(int));  // 为 5 个整数分配内存
if (arr == NULL) {printf("内存分配失败！\n");return 1;
}for (int i = 0; i < 5; i++) {arr[i] = i * 2;
}for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", arr[i]);  // 输出：0 2 4 6 8
}free(arr);  // 释放已分配的内存

12. 指向指针的指针

你可以有一个指向另一个指针的指针，这叫做 指向指针的指针。

示例：

int x = 10;
int *ptr1 = &x;
int **ptr2 = &ptr1;  // 指向 ptr1 的指针printf("%d", **ptr2);  // 输出：10

13. 常见指针错误

未初始化的指针： 使用未初始化的指针可能导致未定义的行为。
解引用空指针或无效指针： 在解引用指针之前，确保它指向有效的内存位置。
内存泄漏： 使用动态内存时，始终使用 free() 释放内存，以避免内存泄漏。
指针运算错误： 在进行指针运算时，确保不会越界，否则可能会导致段错误（Segmentation Fault）。

总结

指针是C语言中一个强大且重要的概念，它允许你直接访问内存，并且支持动态内存分配和高效的数据操作。正确使用指针可以显著提高代码的性能和灵活性，但需要小心管理，以避免内存泄漏和段错误等问题。

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13. 常见指针错误

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